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（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300459）

1.引言

眾所周知，射孔是建立地層和井筒之間流體流動(dòng)通道的一項(xiàng)技術(shù)，是油氣田完井工程的重要組成部分和試油工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著射孔技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，渤海油田逐漸形成了正壓射孔、負(fù)壓射孔、正壓射孔負(fù)壓反涌、超正壓射孔等工藝技術(shù)。其中負(fù)壓反涌射孔工藝因負(fù)壓清洗射孔孔道、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)低等特點(diǎn)在我國(guó)渤海疏松砂巖儲(chǔ)層射孔完井中應(yīng)用比較廣泛。

隨著渤海油田的不斷開(kāi)發(fā)與推進(jìn)，為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化，方便管理，海上的叢式井開(kāi)發(fā)，越來(lái)越多的工程采用較少平臺(tái)布置大量大斜度井來(lái)進(jìn)行更多區(qū)域的油氣開(kāi)采。常規(guī)射孔工藝隨著油井井斜越來(lái)越大，有兩個(gè)難題日益凸顯，一方面常規(guī)校深定位方法，即靠?jī)x器和電纜自重進(jìn)行校深定位，由于井斜太大，井眼軌跡復(fù)雜，儀器難以下入到位；另一方面，射孔作業(yè)和負(fù)壓誘噴需要兩趟管柱實(shí)現(xiàn)，增加了工期和費(fèi)用，致使常規(guī)的射孔工藝在滿足斜度井工藝需求上有一定的局限性。

針對(duì)海上這個(gè)難題，逐漸采用了電纜旁通泵送校深工藝、隨鉆GR校深工藝和動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔工藝，在校深定位方法和負(fù)壓誘噴方法上實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的突破，通過(guò)將不同的校深定位工藝和不同的負(fù)壓誘噴方法相組合，以適用于不同條件下的井況。

2.大斜度井校深定位工藝

渤海油田大斜度井因井斜大電纜無(wú)法輸送射孔槍到位，因此基本均采用油管輸送射孔。油管輸送射孔通過(guò)測(cè)量并對(duì)比管柱中的放射性接頭（放射性記號(hào)源）的深度與套管上預(yù)留記號(hào)源的深度來(lái)確定射孔器的實(shí)際深度。海上油氣井多采用雙同位素校深方法，即分別在套管上和射孔管柱上安裝放射性記號(hào)源，校深時(shí)通過(guò)電纜將伽馬儀器下入射孔管柱內(nèi)，測(cè)出射孔管柱上的放射性接頭和套管上的放射性記號(hào)源標(biāo)記深度。在校深圖上讀出射孔頂界深度和管柱上放射性標(biāo)記的深度，來(lái)計(jì)算出射孔管柱的調(diào)整量。

對(duì)于大斜度定向井而言，由于井斜大、井眼軌跡復(fù)雜，單憑依靠電纜儀器自重?zé)o法將伽馬工具下放到位來(lái)完成射孔槍的校深定位工作，因此針對(duì)該難題，采用了電纜旁通泵送校深工藝、隨鉆GR校深工藝來(lái)滿足大斜度井的需求。

(1)電纜旁通泵送校深工藝

電纜旁通泵送校深工藝，是將電纜旁通短節(jié)應(yīng)用到射孔電纜輸送中。操作時(shí)，先將電纜穿入旁通側(cè)面的水眼，再?gòu)呐酝ㄏ露舜┏?，然后在穿出的電纜前端制作電纜頭，連接井下儀器。隨后將旁通三件套配合電纜安裝到旁通側(cè)面的水眼中。電纜和旁通連接好后，把電纜頭及井下儀器放入鉆桿內(nèi)，旁通下端與井口處的鉆桿擰緊，旁通上端連接泵入管線。一般的泵送施工，只要在桿內(nèi)建立正常的循環(huán)即可，依靠循環(huán)的液體推力就能將電纜輸送到目的深度。然后在電纜上行過(guò)程中，根據(jù)套管上和射孔管柱上安裝放射性記號(hào)源校深。

圖1 某形式電纜旁通工具

泵送的壓力與井斜大小、泵送段長(zhǎng)度、井眼軌跡、完井液密度、鉆桿內(nèi)徑、井筒清潔程度等有關(guān)。同時(shí)在校深作業(yè)工程中，由于槍身已經(jīng)下到井內(nèi)，起爆器為加壓方式起爆，這就要采取必要的措施來(lái)避免槍身誤起爆事故的發(fā)生。一是嚴(yán)格控制泵入井下的壓力值，避免壓力過(guò)高和壓力激動(dòng)的產(chǎn)生；二是通過(guò)合理加裝起爆器剪切銷(xiāo)釘數(shù)量來(lái)提高壓力起爆器的安全壓力值。電纜旁通泵送工具也隨著井況條件的日益苛刻，不斷優(yōu)化發(fā)展，成為解決大斜度井電測(cè)校深的有力工具。

(2)隨鉆GR校深工藝

隨鉆GR校深是將隨鉆伽馬儀器連接在射孔管柱上，下鉆至測(cè)井井段頂，開(kāi)泵，隨鉆下測(cè)地層伽馬，測(cè)井結(jié)束后停泵，通過(guò)將實(shí)時(shí)伽馬測(cè)井曲線與鉆井時(shí)的裸眼電纜伽馬測(cè)井曲線進(jìn)行比對(duì)，完成射孔管柱的校深作業(yè)。

隨鉆GR儀器由MWD系統(tǒng)井下部分與PCG（Pressure Case Gamma）探管組成，其原理主要是開(kāi)泵后PCG探管控制脈沖器將測(cè)得井下地層自然伽馬以及套管同位素實(shí)時(shí)伽馬數(shù)據(jù)，通過(guò)完井液脈沖傳向地面解碼。

圖2 隨鉆GR儀器

表1 伽馬探管系統(tǒng)參數(shù)

對(duì)于隨鉆GR校深工藝，深度的準(zhǔn)確是最基本的部分也是最關(guān)鍵的部分，對(duì)比實(shí)時(shí)伽馬測(cè)井曲線和裸眼井伽馬測(cè)井曲線，找出標(biāo)志層，并進(jìn)行認(rèn)真比對(duì)，校正到裸眼測(cè)井曲線深度；做好詳細(xì)的記錄，準(zhǔn)確的將測(cè)井深度轉(zhuǎn)換成射孔槍的深度。該工藝解決了大井斜電纜校深難問(wèn)題，取得了較好的效果，另一方面也提高了射孔作業(yè)的安全性，減少了大排量泵送GR儀器造成射孔槍誤引爆的風(fēng)險(xiǎn)。

3.大斜度井射孔誘噴工藝

對(duì)于大斜度定向井，由于在射孔作業(yè)之前需要進(jìn)行射孔槍的校深定位，無(wú)論是采用電纜旁通泵送校深工藝，還是采用隨鉆GR校深工藝，在作業(yè)過(guò)程中都需要建立井筒循環(huán)，都使得無(wú)法在射孔管柱內(nèi)造負(fù)壓，需要在射孔作業(yè)后，再下一趟負(fù)壓返涌管柱，即TCP平衡射孔、負(fù)壓?jiǎn)为?dú)放噴工藝。此外，另一種動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔工藝則是利用儲(chǔ)層中非射孔段夾層中的空槍造負(fù)壓，在射孔的同時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)壓返涌，不需要再下一趟返涌管柱，完井作業(yè)工序相對(duì)簡(jiǎn)單。

(1)TCP平衡射孔、負(fù)壓?jiǎn)为?dú)誘噴工藝

TCP平衡射孔、負(fù)壓?jiǎn)为?dú)誘噴工藝，是在井筒壓力與地層壓力平衡或者前者稍高于后者的情況下進(jìn)行射孔作業(yè)，射孔后盡量減少射孔工作液向儲(chǔ)層入侵。在射孔作業(yè)結(jié)束后，下入另一趟單獨(dú)誘噴的管柱，進(jìn)行負(fù)壓返涌作業(yè)，清潔射孔后的孔眼、孔隙吼道。相對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔來(lái)說(shuō)該方式的優(yōu)勢(shì)是安全性高一些，因?yàn)樨?fù)壓誘噴的管柱下入位置在射孔層段至上，可以避免誘噴期間因儲(chǔ)層疏松出砂而導(dǎo)致管柱遇卡等復(fù)雜情況。但在射孔后到負(fù)壓誘噴需要有一段等待的時(shí)間，也相對(duì)增加了完井液對(duì)儲(chǔ)層的暴露時(shí)間。

(2)動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔工藝

動(dòng)態(tài)負(fù)壓是在射孔的同時(shí)，在射孔管柱中產(chǎn)生的爆炸點(diǎn)附近設(shè)置了泄壓點(diǎn)以及泄流空間，導(dǎo)致了井筒內(nèi)液體向降壓腔里以非常大的加速度向低壓區(qū)流動(dòng)，而其造成的與加速度反向的慣性力使得快速降壓裝置周?chē)囊后w中產(chǎn)生了極大的負(fù)壓差。在該大負(fù)壓差作用下，使得地層到井筒之間會(huì)產(chǎn)生較大的瞬間沖擊回流，從而清除炮眼中的射孔殘?jiān)?、巖石碎屑以及孔道周?chē)膲簩?shí)帶，同時(shí)由于射孔孔眼周?chē)鷰r石遭到重復(fù)性應(yīng)力破壞，從而進(jìn)一步提高了儲(chǔ)層的滲透性和導(dǎo)流能力。

動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔是在初始的靜態(tài)壓力下，射孔的同時(shí)在地層和井筒之間產(chǎn)生一個(gè)變化的可維持一定時(shí)間的動(dòng)態(tài)負(fù)壓，而初始的靜態(tài)壓力狀態(tài)可以是正壓、負(fù)壓或平衡壓力的條件。在動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔作業(yè)前需根據(jù)目的層的地層流體性質(zhì)、孔隙度、孔隙壓力及滲透率等參數(shù)，用射孔優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行初始負(fù)壓值設(shè)計(jì)及射孔參數(shù)設(shè)計(jì)，同時(shí)計(jì)算出降壓槍的數(shù)量，以達(dá)到最佳射孔負(fù)壓值的要求。

圖3 動(dòng)態(tài)負(fù)壓與靜態(tài)負(fù)壓對(duì)比示意圖

負(fù)壓值是動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔工藝的關(guān)鍵，考慮到對(duì)射孔炮眼的清潔程度和對(duì)油井套管和井下工具安全強(qiáng)度，對(duì)于海上的砂巖油氣藏而言，針對(duì)非致密地層，采用VNN公式計(jì)算負(fù)壓值，針對(duì)致密地層，采用斯倫貝謝Behrmann公式計(jì)算負(fù)壓值。最大負(fù)壓值取套管和井下工具破壞強(qiáng)度最小值的80%。

動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔的管柱設(shè)計(jì)是另一個(gè)關(guān)鍵，根據(jù)需要在射孔槍或夾層槍內(nèi)安裝負(fù)壓彈，在射孔彈對(duì)地層射孔的同時(shí)，負(fù)壓彈對(duì)槍身開(kāi)孔（不損傷套管），井筒液體通過(guò)槍身上的孔眼快速進(jìn)入射孔槍內(nèi)，瞬時(shí)降低井筒壓力，在射孔孔道內(nèi)產(chǎn)生瞬間沖擊回流，沖洗射孔孔道及孔道周?chē)鷫簩?shí)帶。射孔管柱最底部連接有P-T測(cè)試儀，可針對(duì)射孔壓力信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集存儲(chǔ)，該儀器能夠承受射孔瞬間所產(chǎn)生的138MPa的高壓，具備高抗震能力，根據(jù)需要可設(shè)置記錄壓力樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)，并儲(chǔ)存于8MB的內(nèi)存卡中，即使測(cè)試儀射孔時(shí)意外損壞，已記錄儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失，具有較高的安全性。

4.大斜度井射孔工藝

對(duì)于海上油氣井的射孔工藝的難點(diǎn)主要分為射孔管柱校深定位工藝和射孔誘噴工藝。目前針對(duì)海上大斜度井射孔難題主要采用以下工藝組合來(lái)解決，即電纜旁通泵送校深+單獨(dú)負(fù)壓誘噴射孔工藝，隨鉆GR校深+單獨(dú)負(fù)壓誘噴射孔工藝，電纜旁通泵送+動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔工藝，隨鉆GR校深+動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔工藝。對(duì)于不同的射孔校深定位與誘噴工藝的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件進(jìn)行了分析和對(duì)比。

表2 電纜旁通泵送校深工藝和隨鉆GR校深比較

表3 動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔工藝和單獨(dú)誘噴工藝對(duì)比

5.結(jié)論

針對(duì)目前渤海油田大斜度井射孔的難題，主要采用以下四種工藝組合得到了很好的解決，即電纜旁通泵送校深+單獨(dú)負(fù)壓誘噴射孔工藝，隨鉆GR校深+單獨(dú)負(fù)壓誘噴射孔工藝，電纜旁通泵送+動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔工藝，隨鉆GR校深+動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔工藝，但是不同工藝根據(jù)具體井況具有不同的適用性。

對(duì)于井身軌跡簡(jiǎn)單，狗腿較小，井斜方位不大的井，電纜旁通泵送校深工藝在工期費(fèi)用上更有優(yōu)勢(shì)；隨著渤海油田的開(kāi)發(fā)趨勢(shì)，大位移井、大斜度井越來(lái)越多，對(duì)于井身軌跡相對(duì)較為復(fù)雜的井，尤其是對(duì)于水平套管井的開(kāi)發(fā)模式，隨鉆GR校深結(jié)合動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔工藝能夠更好的滿足作業(yè)需求。

渤海油田疏松砂巖儲(chǔ)層較多，射孔后容易出砂，對(duì)于動(dòng)態(tài)負(fù)壓射孔而言出砂卡槍的風(fēng)險(xiǎn)較高，如果采用TCP平衡射孔、單獨(dú)誘噴返涌的方式，工序復(fù)雜，工期相對(duì)較長(zhǎng)，因此對(duì)于該類型的井，期待著更加安全、更加高效、經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)的射孔工藝。